第七章岩溶地貌与洞穴堆积

第七章岩溶地貌及堆积物第七章岩溶地貌及堆积物一、岩溶作用二、岩溶地貌三、岩溶堆积物四、岩溶的研究一、岩溶作用定义：在可溶性岩石地区，凡是以地下水作用为主，地表水作用为辅；以化学作用为主，机械作用为辅，对可溶性岩石的溶解破坏的过程。岩溶：岩溶作用及其由此产生的现象叫岩溶。喀斯特(Kast):南斯拉夫西北部石灰岩高原的地名，代表石灰岩被溶蚀后形成的地貌。一、岩溶作用1、地下水的潜蚀作用2、地下水的搬运作用3、地下水的沉积作用1、地下水的潜蚀作用地下水在运动过程中对周围岩石的破坏作用称为地下水的潜蚀作用。由于地下水的化学成分较复杂，常含有较多CO2和各种溶剂，因而化学潜蚀作用显著。岩溶作用要具备一些基本条件：可溶性岩石岩石的可溶性是发生岩溶作用的必要条件。岩石的可溶性主要取决于岩石的化学成分，岩溶作用主要发生在灰岩、白云岩发育的地区。岩石的透水性与流动性透水性强的岩石利于岩溶作用的进行。在这些岩石中的地下水运动速度相对较快，新鲜的地下水不断补充，使它处于不饱和状态，具较大溶蚀能力。地下水的溶蚀能力地下水的溶蚀能力取决CO2的含量和适宜的气候条件。地下水的运动特征：地下水的垂直运动与岩溶地形在包气带，地下水主要作垂直运动，因而岩溶地形也沿垂直方向发育，主为有溶沟、石芽、落水洞、溶斗等。地下水的水平运动与岩溶地形在潜水面附近，地下水作近于水平方向运动，因而溶蚀作用沿水平方向发展。岩石经溶蚀后形成水平方向延伸的溶洞。2、地下水的搬运作用主要为化学搬运，化学搬运物的成分和数量，取决于地下水渗流区的岩石性质和风化程度。流经灰岩地区的地下水，含HCO3-、Ca2+、Mg2+较多。在干旱及半旱地区，因化学风化较弱，只有极易迁移的K+、Na+、Cl-、SO42-等离子。在湿热气候区，化学风化作用强烈而彻底，地下水搬运的物质除上述物质以外，可有较多的SiO2、Al(OH)3、Fe(OH)3等胶体物质。地下水的溶运能力，与水温、压力、运移速度、酸碱度及CO2含量有关。一般来说，温度高、压力大、流速快、CO2和酸类物质含量高时,其溶运能力强；反之，则较弱。3、地下水的沉积作用溶洞沉积物在灰岩区，当溶有重碳酸钙的地下水渗入溶洞时，压力突然降低，水中溶解的CO2逸出，形成CaCO3沉淀。地下水在洞顶渗出形成悬挂的锥状沉积物称石钟乳；地下水滴至洞底形成向上增长的笋状沉积物称石笋；当石钟乳和石笋连接在一起时称为石柱；它们统称为钟乳石。若地下水沿洞壁渗出，可形成帷幕状的沉积物，称为石幔。泉华沉积物当泉水流出地表时，因压力降低、温度升高，地下水中的矿物质发生沉淀，沉淀在泉口的疏松多孔物质叫泉华。成分为CaCO3时，称为钙华或石灰华；以SiO2为主时称为硅华。泉华可堆积成锥状、台阶状或扇状地貌。二、岩溶地貌1、地表岩溶2、过渡型3、地下岩溶1、地表岩溶石芽与溶沟石林与岩溶漏斗峰丛、峰林与溶蚀洼地孤峰与岩溶平原2、过渡型落水洞竖井3、地下岩溶溶洞：岩溶作用所形成的地下岩洞的通称。暗河地下湖石芽峰林湖北利川——溶蚀平原伏流三、岩溶堆积物1、地表岩溶堆积物泉华（石灰华）赭土（蚀余红土）2、地下岩溶堆积物地下河湖堆积地下洞穴堆积1、地表岩溶堆积物泉华（石灰华）赭土（蚀余红土）地表碳酸岩盐被溶蚀后原岩中残留的粘土杂质。由于含次生氧化铝和氧化铁而成红色，有时含未被溶蚀的灰岩角砾。与典型红土的区别：成因不同产状不同2、地下岩溶堆积物(1)地下河湖堆积(2)地下洞穴堆积A、化学沉积：石钟乳、石笋、石幔、赭土B、机械沉积：重力崩塌堆积C、生物化石堆积：包括古人类化石及其文化遗存地下岩溶堆积为第四纪古气候、古环境、生物地层学及年代学研究提供了重要的物质基础。图6－10石钟乳、石笋和石柱的形成过程石笋、石钟乳、石柱泉华——云南中甸白水台四、岩溶的研究1、岩性与岩溶发育的关系2、岩溶的空间分布规律3、岩溶发育的阶段及旋回4、气候与岩溶发展的关系5、新构造运动与岩溶发育的关系1、岩性与岩溶发育的关系•矿物种类：方解石为主岩溶发育，以白云石为主岩溶不发育。•化学成分：Ca/Mg比值越大，岩溶作用越强。•相对溶解度：溶解度越大，岩溶作用越强。•白云岩白云质灰岩灰岩•矿物白云石白云石+方解石方解石•Ca/Mg1.2~2.22.2~10.010.0•相对溶解度0.35~0.820.8~0.99≈1•岩溶化程度小中大2、岩溶的空间分布规律•岩溶发育的优势部位：–河水与地下水交汇区–断裂带、裂隙带–两种不同岩性的交界面•岩溶的发育受溶蚀基准面控制–溶蚀基准面可分为局部性的和终极性3、岩溶发育的阶段及旋回•幼年期：岩溶开始发育，以垂直岩溶作用为主，地表水向下运动，无统一的地下水面。石芽、溶沟、岩溶漏斗发育。•壮年期：垂直溶蚀转变为水平溶蚀占优势，溶洞、暗河发育；地下水水平流动，加速了岩溶发育，顶板崩塌，地下水系重新出露地表。•老年期：水系又转变为地表水系网，残丘、岩溶平原、孤峰发育。4、气候与岩溶发展的关系•(1)热带岩溶：以溶蚀作用为主，具最典型的岩溶地貌。广东、广西、海南。•(2)亚热带岩溶：除溶蚀作用外，侵蚀作用也起较重要的作用。湖南、湖北。•(3)温带岩溶：重力崩塌为主，岩溶作用不十分明显。•(4)干旱区岩溶：主要是地下岩溶，淡水地区发育岩溶，咸水不发育岩溶。5、新构造运动与岩溶发育的关系•上升：溶洞越高，时代越老；越低，时代越晚。–但生物化石可以与之相符，也可与之相反，要看先有洞还是先有堆积。–溶洞的高度与河流水平面不一致，一般溶洞比当时的河流面稍高。•下降：溶洞被掩埋。